Azot Jeneratörü
Kendi Azotunu Kendin Üret
Azot Jeneratörü
Kendi Azotunu Kendin Üret
AZOT NEDİR?
Azot veya İngilizce adıyla Nitrojen (Nitrogen), periyodik cetvelde N simgesi ile gösterilen bir element olup atom numarası 7’dir. Renksiz, kokusuz, tatsız ve inert bir gazdır. Azot, dünya atmosferinin yaklaşık %78’ini oluşturur ve tüm canlı dokularında bulunur. Azot ayrıca, amino asit, amonyak, nitrik asit, ve siyanür gibi önemli bileşikler de oluşturur.
Azotun 1772’de, onu zehirli hava veya sabit hava olarak adlandıran Daniel Rutherford tarafından resmen keşfedildiği kabul edilir. Havayı oluşturan maddelerden birinin yanma olayında yer almadığı, Rutherford tarafından biliniyordu. Azot, yaklaşık aynı tarihlerde Carl Wilhelm Scheele, Henry Cavendish, ve Joseph Priestley tarafından da araştırılmaktaydı. Antoine Lavoisier de azotu, Yunanca αζωτος (azotos) “cansız” anlamına gelen azote olarak adlandırmıştı. Azot için kullanılan diğer sözcük, nitrogène, 1790 yılında Fransız kimyager Jean Antoine Chaptal tarafından, Yunanca “sodyum karbonat” anlamına gelen nitron ile, Fransızca “üreten” anlamına gelen ve yine Yunanca kökenli gène sözcüklerinin bir araya getirilmesiyle ortaya çıktı. Bu sözcük İngilizcede kullanılır oldu ve sonraları pek çok dile girdi.
Azot endüstriyel anlamda, sıvı hava`nın kısmi distilasyonu ile, Pressure Swing Adsorption yöntemi ile ya da gaz halindeki havadan membrane yöntemi ile elde edilir.
Oksijen reaksiyona girmeyi çok seven bir gaz olarak bilinir. Azot ise tersine, çok özel şartlarda reaksiyona girebilir. Özellikle yanıcı ve patlayıcı maddeleri işlerken, üretirken ve taşırken oksijenin ortamdan uzaklaştırılması yangın güvenliğini ciddi oranda arttırır. Bu da en kolay ve ucuz olarak ortama sadece azot gazı verilerek yapılır.
Azot gazının çok geniş kullanım alanları olup, oksidasyonun istenmediği ortamlarda hava yerine kullanılabilir:
Petrokimya sektöründe üretim, depolamada, patlama, oksidasyon ve yanmayı engellemede
Denizcilikte, kimyasal tankerlerin taşıdığı malların yastıklanmasında
Gıda üretiminde kuru ve oksijensiz ortam sağlayarak ürünlerin ve paketlenmiş gıdaların tazeliğini korumak için
Güvenlik amacıyla sıvı patlayıcıların üzerini örtmek için
Lazer kesiminde
Yarıiletkenlerin üretiminde
Lehimleme işlemlerinde
Paslanmaz çelik üretiminde
Inert, nemsiz ve oksitleyici olmayan özelliklerinden dolayı otomobil ve uçak tekerleklerinin dolumunda
Kimya, tekstil, gıda, boya sanayinde inert atmosfer sağlamada
Yenilebilen yağların oksidasyonunun önlenmesinde
Kimyasalların depolanmasında yanma ve patlamalara önlem olarak
Tanker, tank ve boru hatlarının süpürülmesinde
Elektronik, kimya, cam, çelik ve metal üretim işlemlerinde
Kömür madenlerinin güvenliğinde ve yangın söndürmede
Malzemelerin ısıl işlemleri, silo atmosferleri ve gıda paketlemede kontrollü atmosfer oluşturmak amacıyla
Kimyasal proses, depolama ve transferlerde solventlerinin geri kazanımı için
Kimyasal ayıraç ve ayıraç taşıyıcı olarak
Meyve suyu ve meşrubat paketleme sistemlerinde
Kömür madenlerinde
Meyve, zeytin, tahıl gibi gıda depolarında
Plastik enjeksiyon sistemlerinde
Yanıcı maddelerin güvenle taşınmasında
Yanıcı maddelerin depolanmasında
Demir ve çelik haddeleme tesislerinde
Uçaklarda
KLASİK AZOT ÜRETİM VE TEDARİK YÖNTEMİ
Kriyojenik olarak üretilen azot, kriyojenik tankta depolanır. Daha sonra tankerlerle veya basınçlandırılarak tüplerle taşınır. Bu işlemlerin kayıp ve maliyetleri yüksektir.
Sıvı azot alımlarında özel imal edilmiş sıvı azot tankerleriyle nakliye yapılır. Kullanıcı tarafında bulunan sıvı azot tanklarına dolum yapılır. Sıvı azot, tank çıkışında evaporatörde ısıtılarak gaz halinde kullanıma verilir. Kullanım yerinde azot tüketimi sürekli değilse, azot tankının ortam şartlarına bağlı olarak ısınması dolayısıyla içindeki sıvı azot, gaz fazına geçer. Azot gazı basıncının tank tasarım basıncını geçmemesi gerektiğinden, yüksek basınçlara çıkışını engellemek için bir miktar azot gazı atmosfere bırakılır.
Tüple azot gazı alımlarında ise kriyojenik tesiste evaporatörle gaz haline dönüştürülen azot, yüksek basınç kompresörleri ile 200 -250 barlık tüplere doldurularak kullanıcılara sevk edilir. Tüm bu işlemlerde kayıplar olur ve maliyeti artar. Kullanıcı tarafında yüksek basınçlı azot, regülatörle istenen basınca düşürülerek kullanılır. Tüp çıkışında, ayarlanan basıncın altında azot kullanılamayacağından tüp içinde kalan gaz kullanılamaz ve kullanılmayan bu azotun bedelini kullanıcı öder. Tüpteki vana kullanım sonunda tam olarak açılırsa, atmosferdeki hava tüp içine girer ve tekrar dolum esnasında vakumlama yapılmazsa yeni dolumda gazın saflığı düşer. Bu nedenle bazen alınan tüplerde saflık çok bozuk olabilir.
Membran Azot Jeneratörü
Membran sisteminde, azot ve oksijeni ayrıştırmak için yarı geçirgen fiberler kullanılır. Sistemde, farklı gazların kendine has ayrıştırma özelliğinden yararlanılır. Her bir gazın kendine özgü nüfuz etme hızı vardır. Azotun membran yüzeylerde nüfuz etme hızı yavaşken, oksijen ve su buharınınki hızlıdır.
Membran modullerine beslenen basınçlı hava, çıkışta saf azot halini alır ve oksijen havaya atılır.
Azot saflığı % 95 ila % 99.9 arasında değişir. Yüksek saflıkta ürün elde etmek için, daha fazla sayıda membran modulü ve daha yüksek basınçlı hava gerekir. Bu iki faktöre bağlı olarak yatırım ve işletme maliyeti artar. En uygun yapıyı oluşturabilmek için gereken gazın basıncının, debisinin ve saflığının doğru olarak belirlenmesi çok önemlidir. Bu şekilde en uygun yapı oluşturularak en ekonomik azot üretimi sağlanabilir.
PSA azot jeneratörü
Gaz halindeki azotun atmosferdeki havadan ayrıştırılması işlemi, CMS’nin (Carbon Molecular Sieve) ayrıştırma özellikleri prensibine dayanmaktadır. Çift yataklı CMS ile doldurulmuş adsorber sistemi, dönüşümlü olarak basınçlı havayla beslenir. Adsorberlerden birisi azot üretirken, diğer yatağın basıncı atmosfer basıncına düşürülerek rejenerasyonu yapılır. Rejenerasyon süresi tamamlandığında her iki adsorber yatağındaki basınç eşitlenir ve böylece basınçlı hava maksimum verimlilikte kullanılır. Daha sonra diğer yatak devreye girerek azot üretmeye başlar. Bu ayrıştırma metodu PSA (Pressue Swing Adsorption) olarak adlandırılır.
AZOT JENERATÖRÜ KULLANIM ALANLARI
PETROL SANAYİ
Petrol sanayinden azot jeneratörlerinin faklı çeşitleri yaygın şekilde kullanılmaktadır. Bunlardan en önemli olanları şunlardır:
Ürün tankları azot gazı ile yastıklanarak, ürünün daha güvenli ve kaliteli saklanması sağlanır.
Azot gazı, ürün transferinde kullanılacak maliyet açısından en uygun gazdır.
Mevcut ve eski petrol yataklarınının üretimi, azot enjeksiyonu ile arttırılabilir.
Azot gazı enjeksiyonu ile mevcut yatakların üretim performansı arttırılabilir.
Azot kullanımının en önemli yararlarından birisi de delik dibi yangın riskini en aza düşürmektir.
Delme sıvısına azot enjeksiyonu sayesinde, daha iyi “underbalanced drilling” yapmak mümkündür.
Delme sıvısına azot enjeksiyonu yapılarak, sıvı yoğunluğunu düşürme, daha düşük delik dibi hidrostatik basıncı sağlar.
DENİZCİLİK
Yanıcı, patlayıcı ve/veya oksijen ile temas ettiğinde bozulacak maddeleri taşına gemilerde tanklar azot ile yastıklanarak oksijenden arındırılır.
Geminin seyahati sorasında ısınma ve soğumalar sonucunda oluşan genleşme ve daralma nedeni ile tanklardaki azot gazı basıncı düşebilmektedir. Bu nedenle gemiye azot jeneratörü konumlandırarak seyir esnasında dahi yerinde azot tedarik edilebilmektedir.
Günümüzde neredeyse tüm petrol ve petrol ürünleri taşıtan firmalar lojistik yüklenicilerinden gemilerde azot jeneratörü bulundurmalarını istemektedir.
Gemilerde kullanılacak en uygun teknoloji membran tipi azot jeneratörü teknolojisidir. Zaman zaman ilk sahip olma maliyetinden dolayı PSA tip azot jeneratörü tercih edilmektedir. Ancak PSA tip azot jeneratörünün deniz şartlarına uygun olmaması, fazla ses çıkartması gibi nedenlerden dolayı tavsiye edilmemektedir.
GIDA (MODİFİYE ATMOSFERDE PAKETLEME -MAP UYGULAMASI)
Gıda ürünleri, soframıza gelene kadar doğal tazeliğini korumak için zamana karşı yarışır. Tazeliğini ve kalitesini koruyamayan ürünlerin raf ömrü kısalır. Azot jeneraötü kullanılarak MAP atmosferi altında paketlenmesi durumunda, ürünlerin doğal yollardan ve ilk günkü tazeliğini korunarak, uzun süre saklanması sağlanır.
Bitkisel yağ, şarap, meyve suyu, sıvı, katı veya toz şeklindeki gıdaların paketlenmesinde kullanılan azot gazı, sağladığı koruma örtüsüyle bakteri üremesi engellenir. Böylece gıdaların tazeliği korunurken, fermentasyon oluşumu da kontrol altına alınmış olur.
Gıda paketleme işlemlerinde PSA veya membran tip azot jeneratörü kullanılmaktadır. Hangi tip azot jeneratörünün daha uygun olduğunu belirlemek için bu konuda uzman bir kurum ile temasa geçmenizi öneririz.
Modifiye atmosfer alanında yeni faaliyet göstermeye başladıysanız, dizayn mühendislerimiz özel uygulama alanınıza göre en etkin gaz karışım oranını ve en düşük maliyetli çözümü geliştirmenize yardımcı olmaktadırlar.
Azotun gıda imalat proseslerinde uygulanması, gıda depo tanklarının üst veya alt kısmından azotun püskürtülmesi ve mevcut gıda sirkülasyon sistemine azotun enjekte edilmesi şeklinde olmaktadır. Doğrı seçilecek bir azot jeneratörü ile % 99.9999 saflıkta azot üretilebilebilirken, %97-99.9 saflık birçok gıda uygulaması için yeterlidir.
İÇECEKLER
Azot jeneratöreri sunduğu çözümlerle içeceklerin korunmasını sağlar. Bunun yanı sıra, bira işletmeleri ve benzeri tüketicilere yönelik karışım gazı sistemleri de mevcuttur.
Azotun alkolsüz içecekler, bira ve şarap üretimi ve dağıtımında kullanılmasının iki önemli amacı vardır.
1) Biracılık sektöründe, tankların ve fıçıların basınçlı gaz tüpleri yerine, azot gazı ile yastıklanması, güvenli ve ekonomik çözümler yaratır.
2) Azot, borulama yoluyla ürün transfer prosesinde kullanılabilen mükemmel bir gazdır. Azot, ürünün boru devrelerinde akmasını sağlarken aynı zamanda ürünün bozulması veya boruda yabancı madde oluşması riskini engeller. Temelde azot çok etkili bir itici gaz olduğu için, herhangi bir ürün olmadığı zaman bile tüm sistemin temiz kalmasını sağlar ve bakteri oluşumunun önüne geçer.
Bira üreticilerinin mevcut CO2 sistemine azot jeneratörü eklenmesi mümkündür veya N2 / CO2 karışım gazı jeneratörü sisteme eklenebilir.
OKSİJENSİZLEŞTİRME
Yanıcı madde + oksijen + sıcaklık yanma üçgenini oluşturur. Azot gazı kullanılarak yanma üçgeni içindeki oksijen uzaklaştırılır ve patlamanın oluşması engellenir. Azot gazıyla oksijenden arındırma prosesi, yanıcı ve patlayıcı maddelerin depolanmasında kullanılır.
LAZER KESİM
Lazerlerin yapısına bağlı olarak, kesme işlemi sırasında yüksek saflıkta azot gazı gerekmektedir. Lazer kesimi için gerekli olan azotu temin etmenin en uygun ve düşük maliyetli çözümü olarak azot jeneratörü kullanılması gereklidir.
Yardımcı gaz olarak kullanılan azotun uygun kalite ve miktarda olması, lazer kesim işlemi sırasında büyük önem taşır. Azot gazı çelik, paslanmaz çelik, aluminyum vs.’nin kesilmesi sırasında kullanılmaktadır. Hassas uç kesimler için yüksek safiyet gerekirken, karbon çelik parçaların kesimi için % 95-% 98 saflıkta azot gazı yeterli olmaktadır.
LEHİM
Oksijensizleştirilmiş ortamda gerçekleştirilen lehimleme işlemi kaliteyi ve verimliliği artırır.
Lehimlemede, azotun sağladığı en büyük fayda, oksidasyonu azaltması ve lehim kalitesini artırmasıdır.
TAŞIT LASTİĞİ DOLUMU
Azot jeneratörü içeren lastik Şişirme sistemleri, tekerlekli araç ve lastik sektörüne büyük bir yenilik getirmiştir. Lastiklerin şişirilmesinde kullanılan azot gazını üreten azot jeneratörü lastiklerin kalitesini artırmakta ve ömrünü uzatmaktadır.
Azot jeneratörlü çözüm, lastiklerin havayla şişirilmesiyle karşılaştırıldığı zaman büyük avantajlar sağlamaktadır. Mevcut hava kompresörüne kolayca bağlanan ve birkaç dakika içinde azot üretecek hale gelen sistemimizde hareketli parça yoktur, sessiz çalışır ve yıllık bakımı kolaydır.
HANGİ UYGULAMA İÇİN HANGİ TİP AZOT JENERATÖRÜ KULLANILMALI
Aşağıdaki grafik azot gazı saflığı ve gerekli kapasiteye göre kullanılması gereken azot jeneratörü tipini ortamdan bağımsız olarak belirlemektedir.
Bazı uygulamalarda çevre şartları ve kullanım gereksinimleri nedeni ile mutlaka PSA veya membran tip azot jeneratörü kullanılması gerekmektedir.
Hangi tip azot jeneratörünün sizin ve uygulamanız için daha uygun olacağına bir uzman ile birlikte karar vermenizde gerek ekonomik gerekse uygulama başarısı açısından büyük fayda var.